科学

鲁汶大学（KU Leuven）的研究人员在7月1日发表于《自然》杂志的一项研究中报告称，患有脂肪肝的结直肠癌（CRC）患者更有可能发展出一种被称为”替代性”生长模式的侵袭性肝转移形式。这一发现揭示了一条代谢轴,,从脂肪变性到脂肪酸氧化，再到MYC激活，最终到脯氨酸驱动的胶原蛋白合成,,这可能可以通过现有候选药物进行靶向治疗。 发生肝转移的CRC患者的预后在很大程度上取决于转移灶所采用的两种不同组织学生长模式。采用”替代性”转移模式的患者,,肿瘤细胞浸润并取代周围肝实质,,五年总生存率低于44%，而采用”包裹性”转移模式（以前称为结缔组织增生型）的患者为73%，后者的肿瘤被纤维组织隔离。尽管存在这一显著差异，但目前尚无获批的疗法专门针对替代性转移。 脂肪肝与转移的联系 由VIB-KU鲁汶癌症生物学中心的Sarah-Maria Fendt领导的研究团队首先研究了肝脂肪变性（脂肪在肝细胞中积累，通常称为脂肪肝）是否会影响转移生长模式。他们分析了未经治疗的CRC患者，发现与肝脏无脂肪的患者相比，患有脂肪肝的患者出现替代性转移的频率显著更高。 在机制上，研究人员通过多步骤通路追溯了这种联系。脂肪变性增加了肝脏中的脂肪酸氧化，进而提高乙酰辅酶A的水平。这些多余的乙酰辅酶A驱动MYC蛋白在特定赖氨酸残基（K323）处的乙酰化，稳定MYC并防止其降解。稳定后的MYC通过上调P5CS（ALDH18A1）及相关酶PYCR1和PYCR2来激活脯氨酸合成通路。生成的脯氨酸促进了I型胶原蛋白（COL1A1）的生成,,这是替代性转移生长所依赖的一种结构蛋白。 该通路是一个级联反应，每一步都为下一步创造条件：脂肪肝提供代谢燃料，激活转录因子，进而重新编程氨基酸代谢，构建替代性转移扩展所需的支架。 靶向该轴 研究人员通过多种方法验证了该通路的重要性。在患者来源的类器官和异种移植小鼠模型中，使用化合物MYCi975对MYC进行药理学抑制，可选择性地减少替代性转移的生长，同时不影响包裹性转移。敲低P5CS或COL1A1同样抑制了替代性转移的形成和生长。 使用MALDI质谱成像进行的空间代谢组学分析证实，患者组织样本中的替代性转移灶含有更高水平的脯氨酸、胶原蛋白、MYC和P5CS，相比之下包裹性转移灶则较低,,这证明同一通路在人体疾病中同样发挥作用。 临床意义 这一发现值得关注，因为脂肪肝和结直肠癌都是常见疾病。在肥胖和代谢综合征发病率不断上升的驱动下，非酒精性脂肪肝影响着全球约25%至30%的成年人口。CRC是全球第三大常见癌症，肝脏是最常见的远处转移部位。 MYC被确定为这一通路的核心节点具有特殊意义，因为MYC历来难以直接药物靶向。然而，P5CS和COL1A1等下游酶的参与,,它们是更传统的药物靶点,,可能提供替代途径。研究团队还指出，MYC抑制剂MYCi975处于临床前开发阶段，MYC抑制剂OMO-103（NCT04808362）的I期临床试验已经确立了在人体中靶向MYC的概念验证。 局限性 该研究的主要机制证据来自小鼠模型和患者来源的类器官，而非来自患者的前瞻性临床试验。患者数据为横断面和相关性研究：脂肪肝与更多的替代性转移相关，但尚未证明在人类中的直接因果关系。MYCi975的数据来自小鼠；该化合物是否会在人类患者中显示出类似的选择性仍有待验证。 此外，该研究仅关注了CRC肝转移。相同的脂肪肝-转移轴是否在扩散到肝脏的其他癌症（如胰腺癌、乳腺癌或肺癌）中发挥作用仍是一个悬而未决的问题。 披露：基于2026年7月1日发表于《自然》杂志的同行评审论文。DOI：10.1038/s41586-026-10686-2。资深作者S.-M. Fendt报告获得BlackBelt Therapeutics、Auron Therapeutics和Alesta Therapeutics的资助，并在Alesta、Fund+和Droia Ventures担任顾问角色。 婷 翻译

人类大脑皮层沿着一条基本轴线组织：一端是处理原始感觉输入和执行运动的主要感觉运动区，另一端是整合信息、支持推理和构成抽象思维基础的高级联合区。这种组织如何在发育过程中形成，一直是神经科学的核心问题。在7月1日发表在《自然》杂志上的一项研究中，耶鲁大学及合作机构的研究人员提出了一个新的框架，，多节点诱导-排斥网络发育（MIND）模型，，在该模型中，两个对立的基因程序竞争皮层领地。 在Nenad Sestan的领导下，该团队表明主要感觉运动区作为联合区域广泛网络内的”焦点岛屿”出现，两者之间的边界由一对排斥性信号分子SEMA7A和PLXNC1强制执行，这两个分子使两种程序保持物理分离。 两个程序，对立方向 研究人员分析了人类和猕猴胎儿大脑在多个发育阶段的基因表达，定义了两个反相关基因模块：感觉运动模块（在初级运动皮层、体感皮层、视觉皮层和听觉皮层中富集）和联合模块（在前额叶和颞叶区域，以及包括杏仁核和海马体在内的异源皮层中富集）。 联合程序首先出现，起源于发育中皮层的前颞极，并向内朝着新皮层中心推进。感觉运动程序随后在局部中心区域被诱导，由一级丘脑皮层输入（将感觉信息从丘脑传递到皮层的轴突）触发。这两个程序随后竞争空间。 “当主要区域形成时，它们会排斥中心周围的联合程序，”作者解释道。”移除主要区域，联合程序就会扩展到空出的领地。” Sestan团队在多个小鼠模型中证明了这一原理。当他们删除转录因子SATB2或ZBTB18（这两者都是初级感觉运动皮层发育所必需的）时，感觉运动特征（如体感皮层中的桶状野和SEMA7A表达）消失，联合蛋白PLXNC1扩展到空出的空间。从内侧前额叶皮层的逆行示踪显示，本应是初级感觉运动区域的神经元已重新连接到联合目标。 边界守护者 感觉运动和联合领土之间的边界由一种排斥性轴突引导机制物理强制执行。SEMA7A在感觉运动区域产生，而其受体PLXNC1在联合区域表达。在离体共培养实验中，来自内侧前额叶皮层（联合）的轴突主动避开来自初级体感皮层（感觉运动）的外植体，反之亦然。 当研究人员从感觉运动外植体中移除SEMA7A时，联合轴突不再避开它们，，它们长入了感觉运动组织。相反，当他们从联合神经元中移除PLXNC1时，这些轴突自由地支配了野生型感觉运动组织。这种排斥性相互作用在进化上是保守的：SEMA7A/PLXNC1的表达模式在人类、猕猴、小鼠、负鼠和鸡中都得以维持。 视黄酸与联合程序 研究人员还确定视黄酸（RA）信号传导是联合程序的调节因子。RA信号标记物与发育中大脑中心周围程序的出现相一致。用RA处理人类大脑类器官增加了PLXNC1的表达，而RA受体抑制剂则降低了其表达。在缺乏RA受体RARB和RXRG的双敲除小鼠中，内侧前额叶皮层和前扣带回的PLXNC1表达降低。 这一联系很重要，因为RA是一种已知的形态发生素，，一种在发育过程中对组织进行模式化的信号分子，，而它在皮层区域化中的作用此前一直被怀疑但未得到明确定义。该研究将RA定位为联合皮层身份的特定驱动因子。 从发育到自闭症 该研究最引人注目的发现之一是，自闭症风险基因在感觉运动和联合基因模块中都富集。这表明MIND模型的发育竞争可能与神经发育障碍相关。感觉运动与联合程序之间平衡的破坏，，无论是通过基因突变、环境损伤还是丘脑皮层输入的改变，，都可能改变皮层景观，从而导致自闭症谱系状况中观察到的认知和感觉处理差异。 “主要区域作为广阔联合网络海洋中的焦点岛屿出现，”作者写道。MIND模型将皮层发育重新定义为不是遵循蓝图，而是两个基本程序之间的动态竞争，，一个构建与世界互动的机制，另一个构建思考世界的机制。 披露：基于2026年7月1日发表在《自然》杂志上的一篇同行评审论文。DOI：10.1038/s41586-026-10699-x。根据CC BY-NC-ND 4.0开放获取。 婷 翻译

约30%的老年人，尽管大脑中积累了阿尔茨海默症的斑块和缠结，却从未发展为痴呆症。尽管拥有着使其他人失去记忆和身份的相同病理，他们仍保持认知正常。这种现象被称为认知韧性，一直是阿尔茨海默症研究中最令人困惑的谜团之一。 荷兰神经科学研究所的研究人员7月3日在《细胞·干细胞》上发表的一项研究提供了新的答案。他们发现，关键不在于有韧性的大脑产生更多的新神经元，而在于它们拥有的未成熟神经元能够激活保护程序，帮助它们在损伤中存活并支持周围组织。 “这是一个非常大的拼图的一部分，”该研究所的课题组负责人、资深作者叶夫根尼娅·萨尔塔说。”绝不会只有一个因素能解释韧性。但了解是什么保护了这些大脑，最终可能会带来新的治疗策略。” 聚焦稀有细胞群体 海马体是大脑的记忆中心，也是被认为在整个生命周期中都能产生新神经元的少数区域之一，这一过程称为成体神经发生。但新生神经元非常稀少，在人体组织中进行研究在技术上具有挑战性。 由第一作者乔治亚·托索尼领导的团队开发了新的分析方法，专门用于检测荷兰脑库捐赠的人脑组织中的这些稀有细胞。他们检查了三组捐赠者：无阿尔茨海默病理的认知健康个体、患有痴呆症的阿尔茨海默患者，以及具有阿尔茨海默病理但仍保持认知正常的韧性个体。 “我们必须开发新的方法来找到这些细胞，”萨尔塔说。”它们非常稀少，所以我们真正聚焦到了我们预期它们所在的精确位置。” 这一策略取得了成功。未成熟神经元：尚未完全成熟的年轻细胞：在所有三组中都被发现，甚至在80岁以上的捐赠者中也是如此。仅这一点就值得注意，因为它证实了新神经元形成的潜力可持续到非常高龄。 质量胜于数量 韧性大脑与发展为痴呆症的大脑之间的关键区别不在于未成熟神经元的数量。韧性个体并没有显著更多的未成熟神经元。相反，区别在于细胞的行为方式。 转录谱分析显示，韧性大脑中的未成熟神经元激活了与细胞存活和损伤应对相关的基因程序。与患有痴呆症的阿尔茨海默大脑中的未成熟神经元相比，它们表现出更低水平的炎症和细胞死亡信号。 “在韧性个体中，这些细胞似乎激活了帮助它们存活和应对损伤的程序，”萨尔塔说。”我们还观察到与炎症和细胞死亡相关的信号较低。” 研究人员提出的解释是对成体神经发生在老化大脑中作用的思维转变。未成熟神经元可能不是替换丢失的神经元（传统观点），而是发挥支持性作用，维持周围海马组织的健康。 “可能不仅仅是关于替换丢失的神经元，”萨尔塔说。”可能是这些细胞支持周围组织，帮助大脑保持功能性和年轻态。它们可能像一个开始崩坏的花园中的一种肥料。” 韧性研究的转折点 这一发现为认知韧性的研究增添了新的维度，此前的研究主要集中于遗传因素、生活方式变量和保护性蛋白质的积累。未成熟神经元的活动：特别是细胞的生存和应激反应程序，而非它们的增殖：有助于韧性的观点，为治疗开发开辟了新途径。 与其试图刺激更多新神经元的产生：这在人脑中已被证明是困难的：治疗方法或许可以瞄准保护现有的未成熟神经元并支持其生存程序。这是一个更易实现的目标，因为它针对的是细胞中已经活跃的分子通路。 研究人员提醒说，他们无法观察这些细胞的实时活动；这项研究基于死后组织，提供的是快照而非动态视图。韧性也几乎肯定是多因素的。遗传背景、教育、认知参与、心血管健康和许多其他变量都被已知有所贡献。 “在这条轨迹的某处，存在一种决策点，”萨尔塔说。”一些人保持稳定，另一些人发展为痴呆症。我们想了解是什么驱动了这种差异。” 下一步是研究未成熟神经元如何与其他脑细胞（星形胶质细胞、小胶质细胞和成熟神经元）通信以发挥其保护作用。理解这些相互作用可能揭示在阿尔茨海默病理面前维持海马健康的具体信号。 婷 翻译 来源： Tosoni G, Ayyildiz D, Snoeck S, et al. Transcriptional profiles of immature neurons in aged human hippocampus track Alzheimer’s pathology and cognitive resilience. Cell Stem Cell (2026). DOI: 10.1016/j.stem.2026.04.002

随着全球碳排放持续上升，传统气候减缓的窗口正在缩小，人们对地球工程：即有意操纵地球气候：的兴趣与日俱增。最受关注的两种方案是海洋云增亮（MCB）和平流层气溶胶注入（SAI）。两者都旨在将更多阳光反射回太空，从而使地球降温。但加州大学圣巴巴拉分校发表在《地球的未来》上的一项新研究揭示，这两种方法对地球最重要的气候系统之一会产生截然不同的影响，且部署其中一种的后果可能是深远而迅速的。 “两种干预措施可以在全球范围内达到相同的升温目标，但产生截然不同的区域气候影响，”该研究的合著者、加州大学圣巴巴拉分校布伦环境科学与管理学院副教授萨曼莎·史蒂文森说。”最重要的问题是：我们是否考虑到了所有潜在的后果？” 两种方法 海洋云增亮是通过将细小的海盐颗粒喷洒到海洋上空的低层云中（通常低于2公里）。盐颗粒使云滴变得更小、更多，从而增加云的反射率。相比之下，平流层气溶胶注入是将硫酸盐颗粒释放到平流层中，使其在全球范围内扩散，产生更均匀的降温效果。 加州大学圣巴巴拉分校的团队模拟了在亚热带东太平洋部署MCB的情况：该区域常被认为是最佳地点，因为那里的云层特别容易被增亮。研究结果显示：厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）将在十年内减弱约61%。 “我们原本认为这些提案可能会产生影响，但没想到ENSO的变异性会消失三分之二，”该研究的主要作者、布伦学院的博士生陈星说。 MCB为何会扰乱ENSO ENSO是热带太平洋周期性变暖（厄尔尼诺）和变冷（拉尼娜）的循环，驱动着全球的天气模式，影响着美洲、非洲、澳大利亚和亚洲的降雨，并对农业、渔业和公共健康产生连锁效应。 MCB扰乱ENSO的机制是一系列区域反馈的连锁反应。将盐颗粒喷洒到亚热带东太平洋上空的云层中，会使其下方的海洋表面降温并减少降雨（较小的云滴更不容易聚合成雨滴）。较冷、较干燥的空气扩散到中太平洋，减少蒸发，削弱大气环流，并增强赤道信风。这些更强的风驱动深海冷水上涌增加，进一步冷却海洋表面。这一循环抑制了通常驱动ENSO变异的温度梯度。 “即使在气候变化下，自然情况下也不会在10年内下降60%，”史蒂文森说。”要让ENSO发生如此大且如此快的变化非常困难。” 时机至关重要。ENSO振幅的自然变化：无论是源于内部变率还是温室气体强迫：都需要数十年到几个世纪才能显现。在不到十年内减弱61%，这在观测记录和大多数气候模型模拟中都是前所未有的。 SAI基本不改变ENSO 相比之下，研究团队发现平流层气溶胶注入对ENSO没有显著影响。由于SAI颗粒被注入到高空的平流层并在全球扩散，它们产生均匀的降温效果，不会触发那些破坏ENSO稳定性的区域海气反馈。 这并不意味着SAI没有风险：该研究仅考察了对ENSO的影响，而SAI与其他问题有关联，包括平流层臭氧消耗、降水模式的改变，以及如果突然停止部署可能产生的”终止冲击”风险。但就ENSO扰动这一具体问题而言，SAI似乎比MCB安全得多。 说明与背景 研究人员谨慎地指出，该研究并非否定海洋云增亮这一概念本身。这种扰动是区域特定的：在东太平洋部署MCB才是问题所在。在其他地方部署MCB仍然可能提供全球降温效果，但需要付出大得多的努力。 “这项研究并不是说所有MCB都会杀死ENSO，”史蒂文森说。”我们只是说，如果你在这个特定区域进行，就会发生这种情况。” 研究人员还强调，不干预本身也伴随着风险。不加控制的气候变化将以仍然不确定的方式改变ENSO：一些模型预测更极端的厄尔尼诺事件，另一些则预测ENSO减弱。无论哪种情况，决策都不是在地球工程与稳定气候之间，而是在不同的风险组合之间。 该团队计划接下来研究不同的地球工程策略如何影响海洋生态系统，包括海洋生产力和渔业：这些影响将进一步加剧对ENSO扰乱的担忧。 婷 翻译 来源： Xing C, Stevenson S, Fasullo J, Harrison C, Chen C, Wan J, Coupe J, Pfleger C. Subtropical Marine Cloud Brightening Suppresses the El Niño-Southern Oscillation. Earth’s Future (2025). DOI：10.1029/2025EF006522

根据化学品安全与危害调查委员会（CSB）编制的官方统计数据，2021年至2025年间，美国导致化学品泄漏的工业化学品事故、爆炸和火灾数量增加了57%，从83起增至131起。造成人员伤亡的事故同期从60起增加到89起，仅去年一年就增长了20%。 这些数据由监督组织”政府雇员环境责任组织（PEER）”通过诉讼获得，此时特朗普政府正采取双管齐下的化学品安全策略：撤销2024年通过的联邦事故预防法规，并取消CSB每年1400万美元的预算。CSB是唯一负责调查化学品灾难根源的独立联邦机构。 “与我们的公共基础设施一样，美国的工业基础设施正在老化，使灾难性故障越来越可能发生，”PEER执行主任、前EPA高级执法律师蒂姆·怀特豪斯表示。”严重的化学品事故几乎每天都在发生。” 接连发生的灾难 这些统计数据并非抽象概念。5月下旬，加利福尼亚州加登格罗夫一处设施中，一个储存近26,500升（7,000加仑）甲基丙烯酸甲酯的化学品储罐变得不稳定，这是一种用于塑料制造的高毒性化学品，导致超过40,000名居民疏散并触发紧急状态。几天前，华盛顿州朗维尤的日本大和波包装公司一处设施发生化学品储罐倒塌事故，造成11名工人死亡。 这两起事件都发生在EPA描述为”高度监管”的设施中。但批评者认为，现有的监管框架存在巨大漏洞，而政府提出的变更将扩大这些漏洞。 拟议的法规放宽 2026年2月，EPA提议修订拜登政府于2024年引入的”通过化学品事故预防创建更安全社区（SCCAP）”规则。SCCAP规则要求在严重化学品事故后进行第三方审计，强制分析更安全的技术和替代方案，并包括工人安全措施，如在危险情况下停止工作的权力。 特朗普政府的提案将推翻所有这些条款。EPA辩称，拜登时代的规则”无视了国家安全专家的警告，即这将使化学品设施和其他敏感场所更容易受到攻击”，修订后的方法”将在去除重复、矛盾或未经证实的要求的同时，保留所有核心的事故预防保护措施。” 环境和工人安全组织强烈反对。”我们再次看到特朗普政府拿整个社区的健康作赌注，优先考虑化工行业的利润，而不是尽到保护家庭安全的职责，”地球正义组织高级律师艾玛·舒斯表示。 化学品安全委员会面临存亡危机 政府还提议取消CSB的所有资金，将其描述为一个”重复环境保护局和职业安全与健康管理局已有充足能力”且”生成对化工行业未经请求的研究”的机构。 CSB的支持者则持相反观点：其独立性正是其有效的关键。该委员会调查重大化学品事故，包括2013年造成15人死亡的德克萨斯州韦斯特化肥厂爆炸案，并发布安全建议。行业对这些建议的采纳率接近90%。 “一分钱一分货，化学品安全委员会是政府中成本效益最高的机构之一，”怀特豪斯表示。其每年1400万美元的预算大约相当于一起中等化学品事故的成本。 基础设施老化，风险增加 PEER的分析指出，目前运营中的大多数美国炼油厂和化学品设施建于1985年之前。随着基础设施老化，灾难性故障的可能性增加，这是美国桥梁、水坝和管道中常见的模式。 约1.24亿人：占美国人口的近40%：生活在距离国内12,000多个高风险化学品设施中至少一个的5公里（3英里）范围内。历史上服务不足和负担过重的人群，包括自认为黑人和拉丁裔的人，面临意外泄漏暴露的最大风险。 “最近的紧急情况发生在加登格罗夫的一个化学品储罐，导致超过40,000名居民疏散，以及朗维尤的另一个储罐倒塌，造成11名工人死亡，”PEER的声明写道。”随着时间推移，风险越来越大，因为基础设施持续老化。” 来源： 化学品事故增加，特朗普政府提议削弱安全法规。Inside Climate News / Ars Technica (2026)。https://arstechnica.com/science/2026/07/chemical-accidents-rise-as-trump-administration-proposes-weakening-safety-rules/ 婷 翻译

烟花是庆祝的代名词，但当色彩消褪、烟雾散尽之后，它们留下的化学遗产在环境中的持久性远超烟花表演本身。美国化学会在美国独立日之际发布的三项研究，量化了烟花在三种不同环境介质：水、大气和大气化学：中隐藏的污染，揭示了远超表演当晚的影响。 “烟花燃尽后，留下的不仅仅是灰烬，”第一项研究的作者指出。”用过的爆竹散落的残留物中含有部分燃烧的燃料、金属盐、添加剂和烧焦的包装碎片。” 爆竹碎片改变水化学性质 第一项研究发表在《环境科学与技术》期刊上，研究了用过的爆竹残留物进入水道后的情况。研究人员将爆竹碎片放入湖水和河水中，并追踪化学变化。 残留物释放出金属离子：包括钾和锰：以及溶解性有机物，包括简单的酚类和含硫化合物。碎片还吸收了水中已经存在的一些更大、更复杂的有机化合物，改变了溶解性有机物库的整体分子组成。 这些化学变化可能产生生态影响。溶解性有机物组成的变化会改变微生物群落的结构和功能，而金属浓度升高可能对水生生物产生毒性。这种影响在大型节庆活动后最为显著，因为此时碎片集中在特定区域，随后在降雨时被冲入水道。 作者强调了对用过的烟花碎片进行妥善收集和处理的重要性：这是一项能够大幅减少这些水质影响的简单干预措施。 多日活动空气污染超过世卫组织限值 第二项研究发表在《ACS ES&T Air》上，监测了英国一项多日体育赛事期间的空气质量。研究人员检测到粗颗粒物和细颗粒物的急剧短期增加，来源包括多个方面：食品摊位的烹饪排放、车辆和人群扬起的灰尘，以及开闭幕式期间的两次明显的颗粒物峰值。 每次仪式期间的第一个峰值来自人群和灰尘。第二个略小的峰值直接归因于烟花。累积效应显著：每天参加活动的人所接触的细颗粒物水平超过了世界卫生组织的建议限值。 虽然单次烟花表演对大多数人来说不会构成健康风险，但该研究强调了在多日活动中反复接触如何累积，将脆弱人群：儿童、老年人和呼吸系统疾病患者：推向危险境地。 隐藏的胺类物质导致雾霾 第三项研究发表在《Environmental Science & Technology Letters》上，调查了烟花污染中一个此前被忽视的成分：胺类物质。这些含氮有机化合物在大气中反应形成二次有机气溶胶：这是雾霾的主要成分。 在中国郊区的农历新年庆祝活动期间，研究人员检测到烟花燃放期间气态和颗粒态胺类物质均大幅增加。他们还发现，与非庆祝时期相比，细颗粒物、硫酸根离子和钾离子水平均有升高。 这一发现表明，烟花对大型庆祝活动后常常持续存在的雾霾的贡献不仅限于可见烟雾。已知胺类物质会促进新颗粒的形成和生长，可能导致在可见烟羽消散后空气质量仍持续恶化。 综合图景 综合来看，这三项研究描绘了烟花污染的全面图景，其影响远超即时的视觉和听觉体验。烟花通过碎片浸出影响水化学，通过可在多日活动中累积的颗粒物排放影响空气质量，并通过释放导致雾霾形成的活性化合物影响大气化学。 这三项研究都提供了实际意义。妥善处理碎片可以减少对水的影响。对多日活动期间累积暴露的认识可以为公共卫生指南提供参考。而对胺类物质排放的认识则表明，烟花对大气化学的影响可能比此前理解的更为复杂。 来源： Chen G-L, Du M, Qian C, Yu H-Q. Molecular-Level Perturbations of Dissolved Organic Matter Driven by Episodic Firecracker Residue Leaching. Environmental Science & Technology (2026). DOI：10.1021/acs.est.6c01478 Acton WJF, Lalchandani V, […]

合成生物学中的重大挑战之一是构建自然界不存在的酶，并让它们在活细胞中工作。人工酶通过将合成催化辅因子嵌入蛋白质支架中构建，已在试管中发展多年。但活细胞拥挤、化学环境复杂的细胞质一直是一个难以逾越的障碍。扩散受限，活性副产物大量存在，条件远非体外反应中精心控制的缓冲液可比。 由江南大学和厦门大学的研究人员领导的团队现已突破了这一障碍。在7月2日发表在《自然·通讯》上的一项研究中，他们报告了首个在活细胞内直接组装人工酶的有效策略，这些酶以优异的立体化学控制催化不对称碳-碳键形成反应。 “复杂的细胞环境对人工酶设计提出了诸多挑战，”江南大学生命科学与健康工程学院的通讯作者周志说。”我们的方法模仿了天然酶的成熟方式：细胞表达一个蛋白质支架，然后我们将其与能够自行锚定的合成辅因子一起孵育。” 工作原理 该策略简约而优雅。研究人员改造了细菌细胞，使其表达含有策略性放置的半胱氨酸氨基酸的靶蛋白。然后他们向细胞培养物中添加了合成催化辅因子，这是一种旨在执行特定化学转化的小分子。辅因子扩散穿过细胞膜，与半胱氨酸残基形成位点特异性二硫键，将辅因子锁定在蛋白质支架中。 结果是在细胞质内完全组装了一个功能性人工酶，执行不对称曼尼希反应，这是有机化学中一种基础性的碳-碳键形成转化，用于构建具有确定三维结构的复杂分子。 该反应实现了优异的对映选择性，意味着该酶持续产生一种镜像产物而非另一种。对于药物化学而言，分子的两种镜像形式可能具有完全不同的生物效应，对映选择性就是药物与毒物之间的区别。 晶体学分析和计算研究（包括密度泛函理论和量子力学/分子力学模拟）揭示了立体选择性的结构基础。蛋白质支架将辅因子定位在精确的方向上，创造了有利于一种反应路径而非其镜像替代路径的手性环境。 通用化平台 该研究的关键主张是该方法具有通用性。由于辅因子通过简单的二硫键（一种被充分理解且广泛使用的生化连接方式）锚定，相同的策略可以应用于不同的蛋白质支架和不同的合成辅因子。研究人员用特定的曼尼希反应催化剂测试了他们的系统，但其基本原理，表达支架、添加辅因子、让其自组装，是模块化的。 “该方法不需要任何特殊试剂或基因工程，只需在支架的正确位置放置一个半胱氨酸即可，”厦门大学的通讯作者王斌举说。”这意味着只需更换辅因子或蛋白质，就可以适应许多不同的反应。” 这种模块化为在细胞内构建人工酶库打开了大门，每种酶催化不同的反应，无需纯化、重构或递送预组装的酶复合物。对于代谢工程和生物合成等需要在单个细胞内顺序完成多个酶步骤的应用而言，按需安装人工酶的能力是一项重大进展。 不对称曼尼希反应为何重要 曼尼希反应是有机化学中最重要的碳-碳键形成反应之一。它产生β-氨基羰基化合物，这些化合物是大量天然产物和药物的构建模块。不对称版本（仅产生一种对映体）尤其有价值，因为生物系统通过三维形状识别分子。 一种能在活细胞内以天然酶的立体化学精度执行此反应的人工酶，为直接在生物合成途径中生产手性中间体提供了工具。与其在化工厂合成手性分子然后喂给工程微生物，微生物可以自己生产手性中心。 局限性与后续步骤 当前系统存在局限性。锚定辅因子的二硫键在细胞质中易被还原，这可能会限制酶的寿命并需要持续补充辅因子。反应范围虽有前景，但仅在特定底物类别上得到证实。研究人员指出，将该方法扩展到其他反应类型（氧化、还原、环化）将需要具有不同催化特性的辅因子。 不过，人工酶可以在细胞内组装这一演示代表了细胞内生物催化领域的阶跃性变化。它将该领域从”我们能构建人工酶吗？”推进到”我们能在哪里部署它？”。 来源： Zhu Z， Hu Q， Wu Y， Wang B， Zhou Z. Intracellular assembly of artificial enzymes for cytoplasmic enantioselective Mannich reactions. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75059-9 本文由Babel翻译流水线翻译和改编。

越来越多的美国人正在给自己注射被称为肽的氨基酸短链，这些天然存在分子的合成或衍生版本，从在线供应商、健康诊所和配药房购买。这些产品被推广用于从组织愈合和肌肉恢复到抗衰老和减肥等各个方面。但对于大多数这类物质而言，临床证据薄弱，纯度不确定，监管状态则是禁令、漏洞和待定政策决策的拼凑。 7月4日发表在《科学美国人》上、由Live Science转载的一项调查，追踪了肽类热潮从健美文化根源到当前临界点的发展过程。在这个临界点上，社交媒体 influencers、”让美国再次健康”运动和硅谷生物黑客已将曾经的小众亚文化推向主流。 “药物这个词带有一定的污名或负面含义，”林肯大学研究肽类使用的犯罪学家卢克·特诺克说。”因为它’天然’，所以被认为更好或不同，即便它们只是药物而已。” 什么是肽类，谁在使用它们？ 肽是两个或更多氨基酸的链，是蛋白质的构成单元。人体自然产生许多肽，包括胰岛素、人类生长激素以及司美格鲁肽（奥泽匹克、威戈维）等药物模仿的GLP-1分子。目前流通的灰色市场肽类，包括BPC-157、GHK-Cu、TB-500、KPV和伊帕莫瑞林，是合成版本，被推广用于从未经过临床测试的目的。 BPC-157来源于胃酸中发现的一种蛋白质，是最受欢迎的。它被推广用于组织愈合、血管形成、肌肉修复和减轻炎症。然而，几乎所有关于它的研究都来自啮齿动物实验。仅有三项小型人体初步试验进行过。TB-500经常与BPC-157搭配成所谓的”金刚狼组合”，人体数据更少。GHK-Cu作为FDA批准的局部抗衰老化妆品存在，但由于杂质引发免疫反应的安全担忧而被禁止注射使用。 用户人群已远远超出了健美运动员。r/peptides子版块现在每周吸引超过7万访客。r/biohackers社区拥有超过60万成员。展示多种注射肽组合（称为”组合”）的TikTok视频获得了数百万次观看。根据调查，催化剂是2022年GLP-1药物的流行激增，它使自我注射正常化，并为更广泛的家庭肽使用文化打开了大门。 “GLP-1使用的急剧增长降低了人们考虑其他注射肽的门槛，”犹他大学的运动医学研究员弗林·麦圭尔指出。 监管打地鼠 2023年，FDA以”重大安全风险”为由，禁止配药房使用包括BPC-157、GHK-Cu、KPV和伊帕莫瑞林在内的几种肽。配药房存在于监管灰色地带：它们被法律允许为有特殊需求的个别患者制造非FDA批准的药物，但FDA在不正式批准或审查最终产品的情况下监控其活性成分。 禁令并没有阻止市场。用户转向在线供应商，许多人从海外制造商（主要在中国）采购。产品被标注为”仅用于研究”，这一标识意味着纯度、剂量一致性和无菌性不受任何监管监督。一些配药房继续通过法律灰色地带提供被禁止的肽类。 2026年2月，HHS部长小罗伯特·F·肯尼迪提议将14种肽的配药合法化。FDA已宣布2026年7月与独立顾问举行会议，审查是否允许药房制造某些肽类，包括BPC-157、TB-500和KPV。 “美国人应该了解他们购买产品的质量，”一位HHS发言人对调查表示。”他们应该得到已被证明安全有效的药物。” 这一区别很重要。配药并不意味着FDA批准。它意味着活性成分的质量受到监控，但这些产品仍然缺乏正式药物批准所需的临床试验证据。提议的政策转变将扩大获取那些对于其所宣传治疗的病症尚未被证明安全或有效的物质的途径。 证据实际显示什么 营销声明与临床数据之间的差距很大。调查对研究格局的综述发现： BPC-157：三项小型人体初步试验；所有其他证据来自啮齿动物研究 TB-500：人体数据甚至比BPC-157还少 GHK-Cu（注射剂）：安全问题导致FDA禁令；仅外用制剂获得FDA批准 KPV：人体数据极少；用于”焕肤组合” 伊帕莫瑞林和CJC-1295（生长激素释放剂）：几乎没有临床证据；有时与GLP-1搭配使用，但这种组合从未被研究过 没有临床试验测试过用户常用多肽”组合”的安全性或有效性。健康用户使用这些肽类中的任何一种的长期影响数据均不存在。 “关于药物的有效性信息不多，关于其安全性的信息就更少了，”调查指出。 医学界的回应 太平洋海岸运动医学中心的骨科外科医生奥马尔·拉赫曼博士告诉调查，来源的可变性是最大的担忧：”患者通过在线供应商、健康诊所和配药房获取肽类。” 犹他大学的运动医学专家丹·库什曼博士警告说，无论证据如何，”人们还是会开始尝试它们。” FDA的7月咨询委员会会议可能会提供更清晰的监管指导。目前，数百万美国人正在注射纯度未知、有效性未经证明的物质，这是一场监管者和临床医生都难以遏制的自我药疗自然实验。 来源： Brookshire B. The US is hooked on unregulated peptides. But are they effective， or even safe? Live Science / Scientific American (2026). https://www.livescience.com/health/medicine-drugs/the-us-is-hooked-on-unregulated-peptides-but-are-they-effective-or-even-safe 婷 翻译

为什么人们在面对相同选择时会做出不同的决定？标准的决策模型将这种变异性解释为噪声证据积累或注意力转移。但7月4日发表在《自然·通讯》上的一项研究揭示了更深层的变异性来源：在我们看到选择之前就已经发生的、自发的亚秒级神经活动波动。 研究人员利用闭环颅内脑机接口，在格勒诺布尔神经科学研究所和巴黎脑研究所证明了前岛叶中的高频活动瞬时爆发（前岛叶是一个长期被认为与情绪意识和内感受相关的区域）会直接影响一个人接受或拒绝复杂提议的倾向。这种效应发生在毫秒级别，远快于有意识思考。 “我们开发了一种闭环BCI，可以检测宽带伽马活动的自发波动，并用它们来触发刺激呈现，”通讯作者、格勒诺布尔神经科学研究所的朱利安·巴斯汀说。”这使我们能够探究提议出现时的脑状态是否会影响决策，而参与者对时间控制毫不知情。” 实验如何运作 研究团队在正在接受癫痫监测的患者体内植入颅内电极，使他们能够以毫秒级精度直接从前岛叶记录局部场电位。他们设计了一个闭环系统，实时监测宽带伽马活动（70-150赫兹）。当活动超过预设阈值（高或低）时，系统会呈现一个结合了愉悦和不愉悦成分的多属性提议。参与者随后决定接受或拒绝这个假设性提议。 关键变量是提议是在前岛叶高活动还是低活动时刻出现的。参与者本身对时间操控毫无察觉。 结果令人瞩目。前岛叶高宽带伽马活动之后的提议被接受的可能性显著更高，即使提议中包含参与者通常会拒绝的不愉快成分。高活动之后，同一信号在提议出现后出现了短暂抑制，表明岛叶对提议的反应受到其前一时刻状态的调节。 “这对当前将每次决策视为大脑从中性基线开始的神经计算模型提出了挑战，”第一作者克拉丽莎·巴拉廷说。”我们证明，内在的脑状态（亚秒级自发波动）直接塑造选择行为。” 为什么是前岛叶 前岛叶是一个整合身体信号（心跳、呼吸、内脏感觉）与情绪和认知信息的皮层区域。它一直被证实参与内感受意识（对身体内部状态的感知）以及处理厌恶、疼痛和不公平等负面情绪。但它在基于价值的决策中的作用一直存在争议：它是在计算选项的价值，还是在发出预期信号，或是调解身体状态对选择的影响？ 新结果支持一个特定角色：前岛叶的自发活动水平设定了一个”增益”或”偏向”，影响后续选择信息的处理方式。高活动使大脑更容易接受混合了愉悦和不愉快元素的提议（也许是因为岛叶的内感受信号瞬间改变了趋近与回避之间的平衡）。 “这与计算选项的价值是非常不同的角色，”巴黎脑研究所的合著者、决策神经科学专家马蒂亚斯·佩西廖内说。”岛叶可能不是在告诉大脑某物有多好或多坏。它可能正在根据持续的内部状态改变接受或拒绝的整体倾向。” 对决策神经科学的影响 这些发现进一步证实了一个日益增长的认识：长期在基于任务的fMRI和电生理学研究中被视为噪声的自发神经活动携带有意义的信息并对行为产生因果影响。对于决策模型而言，这构成了一个根本性挑战。漂移扩散模型等标准框架假设决策从中性状态开始并随时间积累证据。但如果起始状态根据十几个大脑区域的亚秒级波动在每次试验中变化，那么模型需要考虑绝非中性的初始条件。 闭环BCI方法本身也值得关注。该系统不是被动记录并将脑活动与行为事后关联，而是主动探测因果关系：它利用脑活动来门控刺激呈现，将相关观察转化为因果操作。这种方法可以扩展到其他脑区和认知领域，绘制持续神经动态对感知、记忆和运动控制的因果影响。 注意事项与局限性 该研究是在为临床监测而植入电极的癫痫患者中进行的，这引发了对普适性的疑问（尽管前岛叶的记录来自未参与癫痫发作的健康组织）。任务涉及假设性的多属性选择，而非真实的奖励或惩罚，效应量虽统计显著但较为温和。闭环系统仅检测了前岛叶活动，未解答与其他区域（前额叶皮层、纹状体、杏仁核）的相互作用如何塑造完整决策过程的问题。 尽管如此，一个脑区中的亚秒级波动可以可测量地改变决策这一发现，对将大脑视为每次试验从头开始的决策机器的模型构成了明确挑战。 来源： Baratin C, Pessiglione M, Kahane P, Robin A, Minotti L, Becq GJPC, Bastin J. Closed-loop readout of anterior insula high-gamma activity steers value-based decisions. Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-75265-5 婷 翻译

中国和法国的一个研究团队开发出了一种紧凑型光学传感器，能够检测低至168万亿分之一（ppt）浓度的二氧化碳，其灵敏度约为大气CO₂水平的2500倍。该装置于7月4日在《自然·通讯》杂志上进行了描述，使用了回音壁模式微腔,,一种将光束缚在循环路径中的微型玻璃谐振器,,并利用了一种在痕量气体检测中基本被忽视的传感机制。 “这是在非功能化WGM微腔中首次实现用于痕量气体检测的耗散传感演示，”通讯作者、江南师范大学的蔡廷栋说。”我们不追踪共振频率的偏移，而是测量气体吸收光时共振深度的变化。” 两种传感方式 大多数基于回音壁模式微腔的光学传感器通过测量共振频率的偏移来工作，这一原理称为色散传感。当气体分子结合到微腔表面或从其附近经过时，它们会改变局部折射率，导致共振波长漂移。问题是，微小气体浓度产生的折射率变化微乎其微，从而限制了灵敏度。 由阮淑静、高光珍和张建宁领导的团队采用了不同的方法。他们的传感器测量耗散变化，具体来说，就是由于CO₂分子的光学吸收而从腔体中损失的光量。当CO₂吸收循环光时，会引起局部加热，从而改变共振深度（共振与非共振透射之间的对比度）。这种效应与气体浓度成正比，而且关键的是，不需要任何化学涂层或腔体表面功能化。 最终得到的传感器兼具极高的灵敏度和显著的简洁性。在1.5至400ppm的浓度范围内，该传感器显示出超过0.99的相关系数，实现了近乎完美的线性。在400秒积分时间下，检测限达到了168ppt。精度约为0.4%。 为何重要 二氧化碳传感在从气候监测、工业安全到室内空气质量和医疗诊断的广泛应用中至关重要。当前的高精度CO₂传感器,,非色散红外（NDIR）分析仪和腔衰荡光谱仪,,灵敏度高，但体积庞大、价格昂贵且功耗高。一种紧凑、低成本的替代方案可以为环境监测、智能建筑通风系统和便携式安全设备实现密集传感器网络。 传感器核心的回音壁模式微腔是一种直径仅数十微米的玻璃结构，小到可以集成在芯片上。它不需要移动部件、气体池或特殊涂层。传感是全光学的：近红外激光通过锥形光纤耦合到微腔中，并对透射光进行共振深度变化分析。 “由于腔体不需要用任何化学涂层进行功能化，传感器本质上是稳定且长寿命的，”合著者沈德元说。”没有涂层会降解，也没有表面化学变化引起的漂移。” 实际条件下的性能 研究人员展示了在环境条件下的连续监测，表明传感器无需温度或湿度控制即可保持稳定运行，这是现场部署的关键要求。168ppt的检测限远低于环境CO₂浓度（约420ppm），这意味着传感器可以轻松区分室内或室外CO₂水平的微小变化。 由腔体热动力学决定的传感器响应时间在几秒的量级，足以满足实时监测的要求，但比某些电子传感器的微秒级响应要慢。对于环境监测应用，变化发生在数分钟到数小时的时间尺度上，这已经绰绰有余。 更广泛的意义 耗散传感机制并不仅限于CO₂。任何在近红外区域具有吸收线的气体,,甲烷、水蒸气、氨气和许多挥发性有机化合物,,原则上都可以通过同样的方法进行检测，只需将激光波长调到与气体的吸收特征相匹配即可。 “这一原理具有普遍性，”作者指出。”非功能化WGM微腔可以作为痕量气体检测的通用平台，其特异性来自激光波长而非表面化学。” 在极端灵敏度通常伴随极端复杂性的领域中，亚ppb级检测、芯片级尺寸和无功能化要求的结合，代表着向实用、可部署的光学气体传感器迈出了有意义的一步。 婷 翻译